[发明专利]一种断路器电寿命预测及健康状态评估方法

权利要求书

1.一种断路器电寿命预测及健康状态评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

采集断路器开合过程中的振动信号和电信号，所述电信号包括电弧电流信号、电弧电压信号、三相电流信号和三相电压信号；

提取所述振动信号和电信号的特征指标，并对所述特征指标进行相关度分析，选取相关系数高于设定阈值的特征指标作为显著特征；

对所述振动信号和电信号的显著特征进行PCA降维处理，生成与两者对应的振动退化指标和电退化指标；

采用标准布朗运动驱动的Wiener过程对所述振动退化指标进行分析，建立剩余寿命概率密度函数，将概率密度取得最大值对应的时间作为所述断路器的第一剩余寿命；

将所述电退化指标输入训练完成的SVR支持向量机模型中，获得所述断路器的第二剩余寿命；

采用动态加权算法，赋予所述断路器的第一剩余寿命和第二剩余寿命不同权值，并进行加权求和获得所述断路器的最终剩余寿命。

2.根据权利要求1所述的断路器电寿命预测及健康状态评估方法，其特征在于，所述特征指标包括时域特征和频域特征，所述时域特征包括峰峰值、均方根值、峭度、波形因子、裕度因子和电弧能量，所述频域特征包括重心频率、均方频率、均方根频率和频率方差。

3.根据权利要求2所述的断路器电寿命预测及健康状态评估方法，其特征在于，所述电弧能量为在燃弧时间内对电弧电流信号和电弧电压信号进行积分的值；

所述燃弧时间的计算过程包括：采用多元线性回归对电弧电流信号进行拟合，获得电弧电流预测值，并与电弧电流实际值进行对比，获得电流畸变量；若所述电流畸变量大于设定阈值P1时，则当前时间点为电弧开始时刻；若所述电弧电流实际值小于设定阈值P2时，则当前时间点为电弧结束时刻；所述电弧开始时刻与电弧结束时刻的时间差为燃弧时间。

4.根据权利要求1所述的断路器电寿命预测及健康状态评估方法，其特征在于，所述相关系数的计算公式如下：

上式中，r为相关系数，Y_i为第i个原始信号的时域特征值，表示N个时域特征值的平均值，X_i为第i个原始信号值；为N个原始信号的平均值。

5.根据权利要求1所述的断路器电寿命预测及健康状态评估方法，其特征在于，对所述振动信号和电信号的显著特征进行PCA降维处理，包括：

设有m种Z维的显著特征，构建特征矩阵并标准化处理获得标准矩阵X＝[X₁，X₂，…，X_m]^T，

计算标准矩阵X的相关系数矩阵的特征值λ_i(i＝1，2，…，m)，并按照降序进行排列，获得综合矩阵F；

F＝[F₁，F₂，…，F_m]^T

F＝AX

上式中，F_i为第i个特征值λ_i对应的主成分，A为主成分系数矩阵；

根据特征值λ_i计算各主成分的贡献度P_i，

根据百分比截点法，选取主成分并计算平均值，归一化处理后，获得退化指标M。